(57)【要約】【課題】  出滓温度を適切に調整し、安定な操業を維持することができる廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法、出滓温度制御プログラム及び出滓温度制御装置を提供する。【解決手段】  排出される溶融物の温度を計測する計測ステップと、計測された溶融物の温度に基づいて投入する炭素系補助燃料の投入量を調整する調整ステップと、調整ステップにおいて変更された炭素系補助燃料が存在する炉内高さ方向位置を推定する推定ステップと、推定ステップにおいて変更された炭素系補助燃料が炉内の所定位置に到着したと推定されたときに羽口より吹き込む酸素含有ガスの総酸素量を変更後の投入量に対応する値に変更する変更ステップとを備えた出滓温度制御方法である。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉の装入口から炉本体内に廃棄物及び炭素系補助燃料を投入し，炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、前記廃棄物を熱分解してその熱分解残渣を溶融し、該溶融物を出滓口から排出させる廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法であって、
排出される前記溶融物の温度を計測する計測ステップと、
計測された前記溶融物の温度に基づいて、投入する炭素系補助燃料の投入量を調整する調整ステップと、
前記調整ステップにおいて変更された炭素系補助燃料が存在する炉内高さ方向位置を推定する推定ステップと、
前記推定ステップにおいて変更された炭素系補助燃料が炉内の所定位置に到着したと推定されたときに、前記羽口より吹き込む酸素含有ガスの総酸素量を、変更後の前記投入量に対応する値に変更する変更ステップと
を備えたことを特徴とする廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法。
【請求項２】
前記推定ステップは、
所定周期毎に、前記炉内に装入された廃棄物及び炭素系補助燃料が炉内に形成する層の層厚を含むデータを生成する生成ステップと、
前記データに、炭素系補助燃料の配合比を変更したか否かの情報を対応付ける変更情報付与ステップと、
前記層の炉内降下をシミュレートするシミュレーションステップと、
前記配合比を変更した情報を対応付けられた前記層の降下をトラッキングして、前記層が前記羽口位置に到達したことを推定する到達推定ステップと
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法。
【請求項３】
前記推定ステップは、
所定周期毎に、前記炉内に装入された廃棄物及び炭素系補助燃料が炉内に形成する層の層厚を含むデータを生成する生成ステップと、
前記データに、炭素系補助燃料の配合比を変更したか否かの情報を対応付ける変更情報付与ステップと、
前記層毎のデータを炉内に装入された順に並べた炉内堆積モデルを生成するモデル生成ステップと、
前記羽口から吹き込まれる酸素と反応して減少する廃棄物及び炭素系補助燃料量を算出して炉内堆積モデルの最下層に位置する層の層厚データを減少し、または最下層に位置する層のデータを消去する消去ステップと、
前記生成ステップから前記消去ステップを所定周期毎に繰り返して実行するステップと、
前記配合比を変更した情報を対応付けられた前記層が前記羽口位置に到達したことを推定する到達推定ステップと
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法。
【請求項４】
炉の装入口から炉本体内に廃棄物及び炭素系補助燃料を投入し，炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、前記廃棄物を熱分解してその熱分解残渣を溶融し、該溶融物を出滓口から排出させる廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法であって、
排出される前記溶融物の温度を計測する計測ステップと、
計測された前記溶融物の温度に基づいて、投入する炭素系補助燃料の投入量を調整する調整ステップと、
前記調整ステップにおいて変更された炭素系補助燃料が炉内を降下して炉内の所定位置に到達する時間を推定する推定ステップと、
前記推定ステップにおいて推定した時間後に、前記羽口より吹き込む酸素含有ガスの総酸素量を、変更後の前記投入量に対応する値に変更する変更ステップと
を備えたことを特徴とする廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法。
【請求項５】
炉の装入口から炉本体内に廃棄物及び炭素系補助燃料を投入し，炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、前記廃棄物を熱分解してその熱分解残渣を溶融し、該溶融物を出滓口から排出させる廃棄物溶融炉の出滓温度を制御するためのプログラムであって、
排出される前記溶融物の温度を計測する計測ステップと、
計測された前記溶融物の温度に基づいて、投入する炭素系補助燃料の投入量を調整する調整ステップと、
前記調整ステップにおいて変更された炭素系補助燃料が存在する炉内高さ方向位置を推定する推定ステップと、
前記推定ステップにおいて変更された炭素系補助燃料が炉内の所定位置に到着したと推定されたときに、前記羽口より吹き込む酸素含有ガスの総酸素量を、変更後の前記投入量に対応する値に変更する変更ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項６】
前記推定ステップは、
所定周期毎に、前記炉内に装入された廃棄物及び炭素系補助燃料が炉内に形成する層の層厚を含むデータを生成する生成ステップと、
前記データに、炭素系補助燃料の配合比を変更したか否かの情報を対応付ける変更情報付与ステップと、
前記層の炉内降下をシミュレートするシミュレーションステップと、
前記配合比を変更した情報を対応付けられた前記層の降下をトラッキングして、前記層が前記羽口位置に到達したことを推定する到達推定ステップと
を備えたことを特徴とする請求項５に記載のプログラム。
【請求項７】
前記推定ステップは、
所定周期毎に、前記炉内に装入された廃棄物及び炭素系補助燃料が炉内に形成する層の層厚を含むデータを生成する生成ステップと、
前記データに、炭素系補助燃料の配合比を変更したか否かの情報を対応付ける変更情報付与ステップと、
前記層毎のデータを炉内に装入された順に並べた炉内堆積モデルを生成するモデル生成ステップと、
前記羽口から吹き込まれる酸素と反応して減少する廃棄物及び炭素系補助燃料量を算出して炉内堆積モデルの最下層に位置する層の層厚データを減少し、または最下層に位置する層のデータを消去する消去ステップと、
前記生成ステップから前記消去ステップを所定周期毎に繰り返して実行するステップと、
前記配合比を変更した情報を対応付けられた前記層が前記羽口位置に到達したことを推定する到達推定ステップと
を備えたことを特徴とするプログラム。
【請求項８】
炉の装入口から炉本体内に廃棄物及び炭素系補助燃料を投入し，炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、前記廃棄物を熱分解してその熱分解残渣を溶融し、該溶融物を出滓口から排出させる廃棄物溶融炉の出滓温度を制御するためのプログラムであって、
排出される前記溶融物の温度を計測する計測ステップと、
計測された前記溶融物の温度に基づいて、投入する炭素系補助燃料の投入量を調整する調整ステップと、
前記調整ステップにおいて変更された炭素系補助燃料が炉内を降下して炉内の所定位置に到達する時間を推定する推定ステップと、
前記推定ステップにおいて推定した時間後に、前記羽口より吹き込む酸素含有ガスの総酸素量を、変更後の前記投入量に対応する値に変更する変更ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項９】
炉の装入口から炉本体内に廃棄物及び炭素系補助燃料を投入し，炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、前記廃棄物を熱分解してその熱分解残渣を溶融し、該溶融物を出滓口から排出させる廃棄物溶融炉の出滓温度制御装置であって、
排出される前記溶融物の温度を計測する計測手段と、
計測された前記溶融物の温度に基づいて、投入する炭素系補助燃料の投入量を調整する調整手段と、
前記調整手段が変更した炭素系補助燃料が存在する炉内高さ方向位置を推定する推定ステップと、
前記推定手段が変更された炭素系補助燃料が炉内の所定位置に到着したと推定したときに、前記羽口より吹き込む酸素含有ガスの総酸素量を、変更後の前記投入量に対応する値に変更する変更手段と
を備えたことを特徴とする廃棄物溶融炉の出滓温度制御装置。
【請求項１０】
炉の装入口から炉本体内に廃棄物及び炭素系補助燃料を投入し，炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、前記廃棄物を熱分解してその熱分解残渣を溶融し、該溶融物を出滓口から排出させる廃棄物溶融炉の出滓温度制御装置であって、
排出される前記溶融物の温度を計測する計測手段と、
計測された前記溶融物の温度に基づいて、投入する炭素系補助燃料の投入量を調整する調整手段と、
前記調整手段が変更した炭素系補助燃料が炉内を降下して炉内の所定位置に到達する時間を推定する推定ステップと、
前記推定手段が推定した時間後に、前記羽口より吹き込む酸素含有ガスの総酸素量を、変更後の前記投入量に対応する値に変更する変更手段と
を備えたことを特徴とする廃棄物溶融炉の出滓温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体状の炭素系燃料としてコークスを使用した廃棄物の溶融処理に係り、より詳しくは、溶融された廃棄物温度（出滓温度）を一定にして安定した操業の維持を図ることができる廃棄物溶融炉の出滓温度制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体状の炭素系燃料を使用した廃棄物溶融炉の炉内温度を調整する方法として、炭素系燃料の使用量を増減することにより炉内温度を調整する技術が知られている。炭素系燃料の使用量は操作量としての変更可能範囲が広いため、炉内温度調整、特に出滓温度を調整する効果は大きい（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２５４５２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に記載された炭素系燃料の使用量を増減する際には次の点に注意が必要である。
【０００４】
まず、炭素系燃料の使用量を変化させた場合には、羽口より吹き込む酸素量を燃焼に寄与する炭素量に見合う値に変更する必要がある。そうでないと、炉内における溶融反応などのバランスが崩れ、炉内に堆積している廃棄物およびコークス等堆積物の層高が変化してしまう。層高が変化すると、廃棄物およびコークス等の堆積物と、羽口での燃焼で生成する高温ガス間の熱交換時間が変化するため、新たな出滓温度変動を誘発する。
【０００５】
さらに、炭素系燃料は炉の頂部から装入されるため、炭素系燃料が羽口先に到達するまで時間遅れがある点を考慮する必要がある。適切な酸素量に変更しても、炭素系燃料の装入量を変更するタイミングと同時に酸素量を変更すると、酸素量変更が早すぎるため層高が変化する結果、熱交換時間が変化して出滓温度の変動を招いてしまう。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、炉内温度特に出滓温度を適切に調整し、安定な操業を維持することができる廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法、出滓温度制御プログラム及び出滓温度制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための、本発明に係る請求項１に記載の出滓温度制御方法は、炉の装入口から炉本体内に廃棄物及び炭素系補助燃料を投入し，炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、前記廃棄物を熱分解してその熱分解残渣を溶融し、該溶融物を出滓口から排出させる廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法であって、排出される前記溶融物の温度を計測する計測ステップと、計測された前記溶融物の温度に基づいて、投入する炭素系補助燃料の投入量を調整する調整ステップと、前記調整ステップにおいて変更された炭素系補助燃料が存在する炉内高さ方向位置を推定する推定ステップと、前記推定ステップにおいて変更された炭素系補助燃料が炉内の所定位置に到着したと推定されたときに、前記羽口より吹き込む酸素含有ガスの総酸素量を、変更後の前記投入量に対応する値に変更する変更ステップとを備えた。
【０００８】
また本発明に係る請求項２に記載の出滓温度制御方法は、上記記載の発明である出滓温度制御方法において、前記推定ステップは、所定周期毎に、前記炉内に装入された廃棄物及び炭素系補助燃料が炉内に形成する層の層厚を含むデータを生成する生成ステップと、前記データに、炭素系補助燃料の配合比を変更したか否かの情報を対応付ける変更情報付与ステップと、前記層の炉内降下をシミュレートするシミュレーションステップと、前記配合比を変更した情報を対応付けられた前記層の降下をトラッキングして、前記層が前記羽口位置に到達したことを推定する到達推定ステップとを備えた。
【０００９】
また本発明に係る請求項３に記載の出滓温度制御方法は、上記記載の発明である出滓温度制御方法において、前記推定ステップは、所定周期毎に、前記炉内に装入された廃棄物及び炭素系補助燃料が炉内に形成する層の層厚を含むデータを生成する生成ステップと、前記データに、炭素系補助燃料の配合比を変更したか否かの情報を対応付ける変更情報付与ステップと、前記層毎のデータを炉内に装入された順に並べた炉内堆積モデルを生成するモデル生成ステップと、前記羽口から吹き込まれる酸素と反応して減少する廃棄物及び炭素系補助燃料量を算出して炉内堆積モデルの最下層に位置する層の層厚データを減少し、または最下層に位置する層のデータを消去する消去ステップと、前記生成ステップから前記消去ステップを所定周期毎に繰り返して実行するステップと、前記配合比を変更した情報を対応付けられた前記層が前記羽口位置に到達したことを推定する到達推定ステップとを備えた。
【００１０】
また本発明に係る請求項４に記載の出滓温度制御方法は、炉の装入口から炉本体内に廃棄物及び炭素系補助燃料を投入し，炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、前記廃棄物を熱分解してその熱分解残渣を溶融し、該溶融物を出滓口から排出させる廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法であって、排出される前記溶融物の温度を計測する計測ステップと、計測された前記溶融物の温度に基づいて、投入する炭素系補助燃料の投入量を調整する調整ステップと、前記調整ステップにおいて変更された炭素系補助燃料が炉内を降下して炉内の所定位置に到達する時間を推定する推定ステップと、前記推定ステップにおいて推定した時間後に、前記羽口より吹き込む酸素含有ガスの総酸素量を、変更後の前記投入量に対応する値に変更する変更ステップと備えた。
【００１１】
また本発明に係る請求項５に記載の出滓温度制御プログラムは、炉の装入口から炉本体内に廃棄物及び炭素系補助燃料を投入し，炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、前記廃棄物を熱分解してその熱分解残渣を溶融し、該溶融物を出滓口から排出させる廃棄物溶融炉の出滓温度を制御するためのプログラムであって、排出される前記溶融物の温度を計測する計測ステップと、計測された前記溶融物の温度に基づいて、投入する炭素系補助燃料の投入量を調整する調整ステップと、前記調整ステップにおいて変更された炭素系補助燃料が存在する炉内高さ方向位置を推定する推定ステップと、前記推定ステップにおいて変更された炭素系補助燃料が炉内の所定位置に到着したと推定されたときに、前記羽口より吹き込む酸素含有ガスの総酸素量を、変更後の前記投入量に対応する値に変更する変更ステップとをコンピュータに実行させる。
【００１２】
また本発明に係る請求項６に記載の出滓温度制御プログラムは、上記記載のプログラムにおいて、前記推定ステップは、所定周期毎に、前記炉内に装入された廃棄物及び炭素系補助燃料が炉内に形成する層の層厚を含むデータを生成する生成ステップと、前記データに、炭素系補助燃料の配合比を変更したか否かの情報を対応付ける変更情報付与ステップと、前記層の炉内降下をシミュレートするシミュレーションステップと、前記配合比を変更した情報を対応付けられた前記層の降下をトラッキングして、前記層が前記羽口位置に到達したことを推定する到達推定ステップとを備えた。
【００１３】
また本発明に係る請求項７に記載の出滓温度制御プログラムは、上記記載のプログラムにおいて、前記推定ステップは、所定周期毎に、前記炉内に装入された廃棄物及び炭素系補助燃料が炉内に形成する層の層厚を含むデータを生成する生成ステップと、前記データに、炭素系補助燃料の配合比を変更したか否かの情報を対応付ける変更情報付与ステップと、前記層毎のデータを炉内に装入された順に並べた炉内堆積モデルを生成するモデル生成ステップと、前記羽口から吹き込まれる酸素と反応して減少する廃棄物及び炭素系補助燃料量を算出して炉内堆積モデルの最下層に位置する層の層厚データを減少し、または最下層に位置する層のデータを消去する消去ステップと、前記生成ステップから前記消去ステップを所定周期毎に繰り返して実行するステップと、前記配合比を変更した情報を対応付けられた前記層が前記羽口位置に到達したことを推定する到達推定ステップとを備えた。
【００１４】
また本発明に係る請求項８に記載の出滓温度制御プログラムは、炉の装入口から炉本体内に廃棄物及び炭素系補助燃料を投入し，炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、前記廃棄物を熱分解してその熱分解残渣を溶融し、該溶融物を出滓口から排出させる廃棄物溶融炉の出滓温度を制御するためのプログラムであって、排出される前記溶融物の温度を計測する計測ステップと、計測された前記溶融物の温度に基づいて、投入する炭素系補助燃料の投入量を調整する調整ステップと、前記調整ステップにおいて変更された炭素系補助燃料が炉内を降下して炉内の所定位置に到達する時間を推定する推定ステップと、前記推定ステップにおいて推定した時間後に、前記羽口より吹き込む酸素含有ガスの総酸素量を、変更後の前記投入量に対応する値に変更する変更ステップとをコンピュータに実行させる。
【００１５】
また本発明に係る請求項９に記載の出滓温度制御装置は、炉の装入口から炉本体内に廃棄物及び炭素系補助燃料を投入し，炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、前記廃棄物を熱分解してその熱分解残渣を溶融し、該溶融物を出滓口から排出させる廃棄物溶融炉の出滓温度制御装置であって、排出される前記溶融物の温度を計測する計測手段と、計測された前記溶融物の温度に基づいて、投入する炭素系補助燃料の投入量を調整する調整手段と、前記調整手段が変更した炭素系補助燃料が存在する炉内高さ方向位置を推定する推定ステップと、前記推定手段が変更された炭素系補助燃料が炉内の所定位置に到着したと推定したときに、前記羽口より吹き込む酸素含有ガスの総酸素量を、変更後の前記投入量に対応する値に変更する変更手段とを備えた。
【００１６】
また本発明に係る請求項１０に記載の出滓温度制御装置は、炉の装入口から炉本体内に廃棄物及び炭素系補助燃料を投入し，炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、前記廃棄物を熱分解してその熱分解残渣を溶融し、該溶融物を出滓口から排出させる廃棄物溶融炉の出滓温度制御装置であって、排出される前記溶融物の温度を計測する計測手段と、計測された前記溶融物の温度に基づいて、投入する炭素系補助燃料の投入量を調整する調整手段と、前記調整手段が変更した炭素系補助燃料が炉内を降下して炉内の所定位置に到達する時間を推定する推定ステップと、前記推定手段が推定した時間後に、前記羽口より吹き込む酸素含有ガスの総酸素量を、変更後の前記投入量に対応する値に変更する変更手段とを備えた。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、出滓温度を適切に調整し、安定な操業を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態に係る出滓温度制御方法が適用される廃棄物溶融炉を示す縦断面図である。
【００１９】
シャフト型をなす廃棄物溶融炉の炉本体１は、その上部に位置する円筒形状のフリーボード部１ａと、上方に向かって拡径された朝顔部１ｂと、炉下部１ｃとによって構成されている。廃棄物溶融炉の内部には、廃棄物およびコークスなどの炭素系補助燃料によって形成された堆積層２が充填されている。この堆積層２は、上から下に廃棄物層３、高温燃焼帯４、溶融物５を構成する。
【００２０】
炉本体１の頂部には、廃棄物とコークス等の装入口６が設けられており、炉本体１の側部には、酸素含有ガスを吹込む羽口７が設けられている。この羽口７は、炉本体１の高さ方向に沿って三レベルの周上にそれぞれ複数個が一組となって設けられている。その一組の羽口は、廃棄物層３の上面よりも上方（廃棄物層３の上面よりも上の空間部）に相当するレベルに設けられた上段の三段羽口８であり、他の一組の羽口は、廃棄物層３の上部に相当するレベルに設けられた中段の副羽口９である。さらに他の一組の羽口は、廃棄物層３の下に形成された高温燃焼帯４に相当するレベルに設けられ、この高温燃焼帯４に酸素含有ガスを吹き込む下段の主羽口１０である。
【００２１】
炉本体１の炉底部近傍の側壁には、炉底に溜っている溶融物５を炉内から排出するための出滓口１１が設けられている。また炉本体１の側壁上部には、燃焼排ガスの排出口１２が設けられている。なお排出口１２には燃焼排ガスの熱を利用して空気を加熱する熱交換器（不図示）を設けてもよい。熱風発生炉１３は、主羽口１０に吹き込む加熱された吹込み酸素含有ガスを発生する。この熱風発生炉１３の一端にはブロワ１４が接続され、他端は下段の主羽口１０に接続されている。熱風発生炉１３の熱源には灯油バーナーを使用しても良く、また、廃棄物溶融炉からの排ガスと熱交換した加熱空気を用いても良い。さらに、排ガスの顕熱を利用したボイラーを用いても良い。
【００２２】
酸素発生装置１５によって生成された酸素は酸素流量調整器１６により熱風発生炉１３で発生する熱風と混合され、所定の酸素濃度の酸素富化空気が主羽口１０より吹き込まれる。装入装置１７は炉頂の装入口６より廃棄物、コークス、石灰石等を装入する。装入物はそれぞれ廃棄物計量装置１８、コークス計量装置１９および石灰石計量装置２０により計量され、所定の混合比に管理される。
【００２３】
温度計２２は、出滓口１１の近傍に配設されて出滓口１１から排出される溶融物５の温度を計測する。温度計２２は、溶融物５に熱電対や光ケーブルなどを接触させる接触式の温度計を用いても良く、また、輻射熱を測定するサーモビュア、放射温度計などの非接触式の温度計を用いても良い。
【００２４】
また炉本体１の頂部には、層高計２３が設けられている。層高計２３は、廃棄物およびその他の補助燃料等からなる堆積層の高さを計測する。層高計２３には、ワイヤーで吊るされた重錘を堆積層に直接接触させて高さを測定する方法、或いはマイクロ波を用いて非接触で測定する方法等がある。
【００２５】
炉内温度制御装置２１は、トラッキング処理部２４を備えている。
【００２６】
炉内温度制御装置２１には、廃棄物等の装入量、送風温度、出滓温度などの廃棄物溶融炉の各種プロセス信号が入力されている（不図示）。炉内温度制御装置２１は、出滓口１１から排出する溶融物５の温度を検知し、熱風発生炉１３、酸素流量調整器１６、廃棄物計量装置１８、コークス計量装置１９、石灰石計量装置２０等を制御して、出滓温度を制御する。
【００２７】
トラッキング処理部２４は、コークス投入量を増減した際に層高計２３より得られる現在の層高を、炭素系補助燃料の投入量を変更すべき位置（変更点）とし、羽口から吹き込む酸素量による羽口前での燃焼量と灰の溶融量をもとに、順次下降する変更点の堆積層中の位置を予測トラッキングしていく機能を持つ。
【００２８】
次に、本発明の第１の実施の形態の出滓温度制御方法について説明する。
【００２９】
廃棄物溶融炉によって廃棄物をガス化溶融する場合、まず、装入口６から、廃棄物と炭素系補助燃料の一つであるコークス、およびスラグ調整剤などが装入され、これらの装入物によって堆積層２が形成される。この堆積層２を形成している装入物は、中段の副羽口９から吹き込まれる空気によって適度に流動させられながら、その一部が下部で発生した可燃性ガスと一緒に燃焼する。この燃焼熱によって、廃棄物が加熱されると共に乾留され、可燃性ガスが発生する。
【００３０】
乾留された廃棄物は、堆積層２の上部から、順次、炉下部１ｃまで降下し、下段の主羽口１０から吹き込まれる酸素含有ガスによって燃焼し、灰化されたのち、溶融され、溶融物５となって出滓口１１から排出される。一方、発生した可燃性ガスは、フリーボード部１ａにおいて、上段の三段羽口８から吹き込まれる酸素含有ガスによってその一部が燃焼し、排気口１２から排出される。
【００３１】
ところで、廃棄物溶融炉に投入された廃棄物は、水分や発熱量、可燃物および不燃物の比率が一定していないために、炉内の温度が常に変動する。すなわち、水分が多く発熱量の少ない廃棄物を多く投入したときは炉内温度が低下して溶融物５の粘度が上昇し、流動性が低下して排出が滞るばかりでなく、燃焼残渣の一部が溶融しないで炉外に排出したり、炉内で固結して排出不能になるおそれがある。また逆に、可燃物の比率が高く、水分の少ない廃棄物を使用したときは、急激に炉内温度が上昇して、炉壁耐火物の損耗を増し、溶融物５の一部が高温で気化して炉内で凝縮して付着物を形成し、操業不能となるおそれがある。
【００３２】
このような炉内温度の変動に伴う操業の不安定さを防止するため、本実施の形態に係る出滓温度制御方法では、炉内温度制御装置２１が、排出する溶融物５の測定温度を取り込み、その温度に応じて装入口６より装入する廃棄物とコークスの比率を操作する。つまり、処理しなければならない廃棄物量に対して、燃焼の補助燃料であるコークスの量を増減することで、溶融物５の温度を調整する。
【００３３】
なお、溶融物５の温度の好ましい範囲は、１５００℃以上１６００℃以下である。廃棄物の燃焼残渣や不燃物の融点は１３００℃以上と推定されるが、１３００℃程度ではさらさらの状態で流れるのは難しいため、流動性のよい粘度になるまで温度を上昇させるために上記の範囲が好ましいと考えられる。
【００３４】
例えば定常時は、ゴミ１Ｔ（トン）あたり８０Ｋｇのコークスを投入する。炉内の温度が低下したとき、すなわち、温度計２２による溶融物５の検出温度が管理値より低下したときは、コークスを例えばゴミ１Ｔ（トン）あたり１Ｋｇづつ上昇させる。逆に管理値よりも高くなったときは、コークスを例えばゴミ１Ｔ（トン）あたり１Ｋｇづつ低下させる。
【００３５】
このコークスの投入量増減に際しては注意が必要である。即ち、コークスの投入量を変化させた場合、燃焼に寄与する炭素量に見合うように、羽口より吹き込む酸素量を変更する必要がある。そうでないと、炉内外の物質収支が崩れ、炉内に堆積している廃棄物およびコークス等堆積物の層高が変化してしまう。層高が変化すると、廃棄物およびコークス等の堆積物と、羽口での燃焼で生成する高温ガス間の熱交換時間が変化し、思わぬ出滓温度変動に繋がりかねないからである。
【００３６】
しかし、適切な酸素量に変更するとしても、その変更タイミングが重要な要素となる。コークス投入量の変更タイミングと同時に酸素量を変更したのでは、酸素量変更が早すぎて層高が変化してしまい、結果として熱交換時間が変化し、出滓温度の変化を招いてしまうからである。
【００３７】
そこで、コークスの投入量を増減したときは、トラッキング処理部２４が、層高計２３より得られる現在の層高を、酸素量を変更すべき位置（変更点）とし、羽口から吹き込む酸素量による羽口前での燃焼量と灰の溶融量をもとに、順次下降する変更点の堆積層中の位置を予測トラッキングする。そして、その変更位置が主羽口位置に到達したタイミングで炉内温度制御装置が主羽口から吹き込む酸素量を変更する。
【００３８】
図２は、トラッキング処理方法を説明する模式図である。
【００３９】
図２は、炉内における堆積層を表わし、その上端は層高計２３で測定した位置を示し、その下端は主羽口の位置を示している。そして堆積層は複数のブロックで構成されている。このブロックは一定時間毎に堆積層の上部に追加して生成され、一つのブロックにはその一定時間ごとに炉内に投入された炭素系補助燃料及び廃棄物の量等が対応付けられている。
【００４０】
主羽口から吹き込まれる酸素と、ブロック内の炭素系補助燃料及び廃棄物中の炭素が反応して生成した溶融物が系外へ排出されることでそのブロックが順次消滅し、層高さは減少する。従って、堆積層の上部に追加して生成されたブロックは堆積層の下部に順次降下する。トラッキング処理部２４は、この現象をシミュレートして特定のブロックをトラッキングし、主羽口位置に降下したタイミングを検出する。
【００４１】
図３は、トラッキング処理の概略の手順を示すフロー図である。
【００４２】
ステップＳ０１において、一定時間Ｔが経過するまで待機し、一定時間Ｔが経過したときに、ステップＳ０２に示す新規層の追加処理（図４）を実行する。
【００４３】
図４のステップＴ０１〜Ｔ０２において、一定時間Ｔ内に炉内に装入されたごみの切り出し量を廃棄物計量装置１８から取得し、また炭素系補助燃料切り出し量をコークス計量装置１９から取得し、また石灰石切出し量を石灰石計量装置２０から取得する。
【００４４】
ステップＴ０３〜Ｔ０４において、廃棄物、コークス、石灰石のそれぞれの嵩密度を用いて容量（体積）を算出し、炉体のサイズ（内径等）から新たに生成するブロックの層の高さを算出してリターンする。
【００４５】
図３のステップＳ０３〜Ｓ０４において、この新しく生成したブロックで炭素系補助燃料比が変更されていれば、変更されたことを表わす情報をこのブロックに付与するマーキング処理を行う。次に、ステップＳ０５〜Ｓ０６において、最下層のブロックに変更されたことを表わす情報が付与されている場合は、炭素系補助燃料比の変更点が最下層に到達したと判断して、例えば、そのことを示すフラグを設定する。そして、ステップＳ０７において、最下層の燃焼による層高さの低下量計算処理（図５）を実行する。
【００４６】
図５のステップＴ１１〜Ｔ１２において、一定時間Ｔ内に羽口から炉内に吹き込まれた総酸素量を取得する。そして、その酸素と反応する燃焼炭素量を式（１）の反応式に基づいて算出する。
【００４７】
２Ｃ  ＋Ｏ２  →  ２ＣＯ              …式（１）
ステップＴ１３〜Ｔ１５において、燃焼炭素量が消滅したとして、その割合で消滅した炭素系補助燃料及び廃棄物の量を算出して、最下層の層高の減少量Δｈｂを算出する。そして、全層の高さ方向の位置をΔｈｂだけ減少してリターンする。
【００４８】
図３に戻り、トラッキング処理部２４は、ステップＳ０１に戻り一定時間Ｔが経過するまで待機し、一定時間Ｔが経過したときは、上述の処理を繰り返す。
【００４９】
本実施の形態では、トラッキング処理部２４により、常に炭素系補助燃料の投入量変更点を炉高方向で予測トラッキングする。トラッキングの初期位置は、層高計２３の計測値によって与える。また、炭素系補助燃料の投入量変更点の下方向への移動距離は、羽口前の燃焼速度によって決定されるが、この燃焼速度は羽口から吹き込む酸素富化空気に含まれる酸素量により、式（１）に示す燃焼基本式により決定される。従って、酸素量を連続監視することで、炭素系補助燃料の投入量変更点トラッキングが可能である。
【００５０】
従って、本実施の形態によれば、投入量が変更された炭素系補助燃料が主羽口位置に降下したタイミングに合わせて酸素量を変更することができるため出滓温度を安定に制御することができる。
【００５１】
なお、本実施の形態ではトラッキングによって投入量が変更された炭素系補助燃料が主羽口位置に到達したタイミングを検知したが、炉内に堆積している廃棄物及び炭素系補助燃料の総量と、羽口から吹き込まれる酸素量とから、投入量が変更された炭素系補助燃料が主羽口位置に到達する時間を予測して、その時間の経過後に酸素量を変更しても良い。酸素量が大きく変動していない操業状態では、簡便に酸素量の変更タイミングを把握することができる。
【００５２】
図６は、炭素系補助燃料を２０％増量し、同時に酸素量を必要量増加した場合の層高と出滓温度のシミュレーション結果を示す図である。
【００５３】
炭素系補助燃料の投入量変更タイミングと同時に酸素量を増量した場合、炭素系補助燃料の投入量変更以前から炉内に存在する（下部の）各層が想定より早く燃焼してしまうため、廃棄物および炭素系補助燃料から成る堆積物の層高の低下を招いている。そのため、熱交換時間が短くなり、結果として炉内各層の温度、特に出滓温度が低下している。
【００５４】
図７は、炭素系補助燃料の投入量変更点が羽口前に達したタイミングで酸素量を変更した場合の層高と出滓温度のシミュレーション結果を示す図である。
【００５５】
炭素系補助燃料の投入量変更以前から炉内に存在する（下部の、元の混合比率の）各層は想定通りの速度で燃焼するため、層高の変動には繋がらず、また、炭素系補助燃料の比率を変更した層が羽口前に達したタイミングで酸素量が変更されるため、やはり各層は想定通りの速度で燃焼し続け、層高の変動には繋がらない。この結果、熱交換時間の大きな変動には至らず、所期の目的である炉内温度の上昇に繋がっている。
【００５６】
なお、羽口から吹込む酸素富化空気の酸素量の変更は、酸素流量調整器により混合する酸素量を変更して酸素濃度を変更するか、または酸素富化空気の流量を変更して行う。
【００５７】
［実施の形態の効果］
本実施の形態に係る廃棄物溶融炉の出滓温度制御方法では、計測された排出溶融物の温度に基づいて炉本体上部の装入口より投入する炭素系補助燃料の投入量を変更し、変更された炭素系補助燃料が羽口前に到達する時間をトラッキング処理によって予測し、そのタイミングで羽口より吹き込む酸素の総量を適切な量に変更する。これによって、炉内廃棄物等からなる層高を一定に維持し、高温ガスと炉内廃棄物の熱交換時間を一定に保つことで、炭素系補助燃料の投入量変更の効果を最大限に発揮することが出来、炉況の安定を実現することが出来る。
【００５８】
なお、上述の実施の形態で説明した各機能は、ハードウエアを用いて構成しても良く、また、ソフトウエアを用いて各機能を記載したプログラムをコンピュータに読み込ませて実現しても良い。また、各機能は、適宜ソフトウエア、ハードウエアのいずれかを選択して構成するものであっても良い。
【００５９】
更に、各機能は図示しない記録媒体に格納したプログラムをコンピュータに読み込ませることで実現させることもできる。ここで本実施の形態における記録媒体は、プログラムを記録でき、かつコンピュータが読み取り可能な記録媒体であれば、その記録形式は何れの形態であってもよい。
【００６０】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る出滓温度制御方法が適用される廃棄物溶融炉を示す縦断面図。
【図２】トラッキング処理方法を説明する模式図。
【図３】トラッキング処理の概略の手順を示すフロー図。
【図４】新規層の追加処理の手順を示すフロー図。
【図５】最下層の燃焼による層高さの低下量計算処理の手順を示すフロー図。
【図６】炭素系補助燃料を２０％増量し、同時に酸素量を必要量増加した場合の層高と出滓温度のシミュレーション結果を示す図。
【図７】炭素系補助燃料の投入量変更点が羽口前に達したタイミングで酸素量を変更した場合の層高と出滓温度のシミュレーション結果を示す図。
【符号の説明】
【００６２】
１…炉体、２…堆積層、５…溶融物、６…装入口、７…羽口、１１…出滓口、１３…熱風発生炉、１４…ブロワ、１５…酸素発生装置、１６…酸素流量調整器、１７…装入装置、１８…廃棄物計量装置、１９…コークス計量装置、２０…石灰石計量装置、２１…炉内温度制御装置、２２…温度計、２３…層高計、２４…トラッキング処理部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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